CN115122065A - 一种轴承装配柔性生产线控制***及控制方法 - Google Patents

一种轴承装配柔性生产线控制***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机器人自动化装配技术领域，具体涉及一种轴承装配柔性生产线控制***及控制方法，通过排列布设有若干个的轴承装配台，各轴承装配台上均集成设置有灌珠器、定型器、分珠器，基于轴承装配的关键特征构建的轴承装配线数字孪生，物联网平台用于轴承装配过程的数据采集，并将采集的实时数据传输到轴承装配线数字孪生内，基于轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学***台调整生产安排，提供更高效率的生产方案。

Description

一种轴承装配柔性生产线控制***及控制方法
技术领域
本发明涉及机器人自动化装配技术领域，尤其涉及一种轴承装配柔性生产线控制***及控制方法。
背景技术
轴承是当代机械设备中一种重要零部件，一般由外圈、内圈、钢珠和保持架组成，现有技术中，例如中国专利文献CN201520685012.2公开的一种轴承物联网智能生产线过程控制***，包括由计算机和手机组成的用户管理设备和***服务器，***服务器用于接收物联网运营数据反馈至用户管理端，提供一种数据信息采集、处理和管理功能自动化程度高、过程管理即时化和智能化的承物联网智能生产线过程控制***，中国专利文献CN202011307013.5公开的一种轴承自动化装配教学生产线包括灌珠模块、合套模块、行走轴模块、分珠模块、铆压模块，通过工业机器人装配过程中应用自动化生产线，可实现深沟球轴承的自动化装配、轴承铆压、视觉检测、自动上下料，但是，以上现有轴承装配生产线及控制***，只能根据预先设定进行，当一种原材料出现短缺或者生产计划出现改变，设备只能停止运行，或者依赖于人工现场操作控制，不能实时监控生产的过程和数据，也不能灵活调节生产计划，由此，还不足以满足更高的实用性需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种轴承装配柔性生产线控制***，以解决现有轴承装配生产线及控制***，只能根据预先设定进行，当一种原材料出现短缺或者生产计划出现改变，设备只能停止运行，或者依赖于人工现场操作控制，不能实时监控生产的过程和数据，也不能灵活调节生产计划的问题。
基于上述目的，本发明提供了一种轴承装配柔性生产线控制***，包括用于储存原料的原材料立体库、用于存放轴承成品的成品立体库、用于在原材料立体库取出原材料托盘的堆垛机、用于钢珠灌输的灌珠器、用于轴承内圈、外圈与钢珠合套装配的定型器、用于合套后轴承内钢珠等分与上保持架的安装的分珠器、用于分珠后轴承与下保持架铆压的铆压机，还包括：
轴承装配台，轴承装配台排列布设有若干个，各轴承装配台上均集成设置有灌珠器、定型器、分珠器；
智能运输AGV，用于将原材料立体库取出的原材料托盘运输至各轴承装配台上装配；
轴承装配线数字孪生，轴承装配线数字孪生基于轴承装配的关键特征构建；
物联网平台，用于轴承装配过程的数据采集，并将采集的实时数据传输到轴承装配线数字孪生内，基于轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学***台调整生产安排。
优选地，关键特征包括物料清单信息、订单信息、工艺步骤时间、各装配工装状态、各智能运输AGV状态、成品入库信息。
优选地，物联网平台采用MES***，MES***通过数字线程接收和反馈数据。
优选地，堆垛机包括顶端横设有滑槽的机架，滑槽内转动连接有丝杆，丝杆一端连接有用于驱动丝杆转动的电机，丝杆上啮合连接有螺母滑块，螺母滑块上连接有立杆，立杆上连接伸缩夹爪，用于抵托抓取原材料托盘。
优选地，原材料立体库前端设有竖向送料带，竖向送料带上布设有若干个托料部，用于抵托原材料托盘竖向传送，竖向送料带底端横设有进料传送带，用于朝向底端的托料部上传送进料，通过堆垛机取走固定高度的原材料托盘时，竖向送料带启动，带动托料部向上移动，以使底端的托料部依次进料。
优选地，进料传送带上设有识别传感器，用于探测进料传送带上的原材料托盘。
优选地，原材料立体库侧端设有与伸缩夹爪高度相适配的原料输送带。
本发明还提供了一种轴承装配柔性生产线控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：确定轴承装配的关键特征，基于关键特征构建轴承装配线数字孪生；
步骤S2：通过构建物联网平台进行轴承装配过程数据采集，并将采集的实时数据传输到轴承装配线数字孪生内，轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学习和推演；
步骤S3：基于轴承装配线数字孪生学***台调整生产安排。
优选地，步骤S3中，由物联网平台发出实时生产指令，启动堆垛机将原材料立体库指定仓位的原材料托盘取至原料输送带，其中原材料立体库中的原料类型通过横向不同区域位置划分，原料余量通过识别传感器识别，识别信号变动，反馈物联网平台原料减一，识别信号消失，反馈物联网平台该库位缺料，呼叫空闲的智能运输AGV到原料输送带取轴承装配原料，送至空闲的轴承装配台的上料点处装配作业。
优选地，装配好的轴承由智能运输AGV送至铆压机铆压作业，通过视觉检测、打包、放入成品立体库中，反馈物联网平台成品入库信息相应成品加一，若有新的取料任务，智能运输AGV前往原料输送带取料处，若无任务，智能运输AGV返回充电点充电等待。
本发明的有益效果：通过排列布设有若干个的轴承装配台，各轴承装配台上均集成设置有灌珠器、定型器、分珠器，用于将原材料立体库取出的原材料托盘运输至各轴承装配台上装配的智能运输AGV，基于轴承装配的关键特征构建的轴承装配线数字孪生，物联网平台用于轴承装配过程的数据采集，并将采集的实时数据传输到轴承装配线数字孪生内，基于轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学***台调整生产安排，呼叫空闲的智能运输AGV至原材料立体库前，利用堆垛机将原材料立体库取出的订单对应所需的原材料托盘运输至闲置的轴承装配台上，经由定型器组装内圈外圈，灌珠器进行相应型号钢珠灌装，由分珠器进行分珠并放置安装保持架，装配完成的轴承由智能运输AGV搬运至铆压机内铆压处理，并最终放置于成品立体库上，进行不同型号的轴承产品的生产调度工作，智能分配资源，提高生产效率提供基础，根据原料变化和订单变化，实时反馈MES***调整生产安排，提供更高效率的生产方案，有新型号轴承待上线时，也可以事先通过数字孪生的模型结合MES***累积的数据进行模拟，对之后实际生产的情况和发展有比较清楚的认知，有助于企业的成本核算和规划。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体俯视结构示意图；
图2为本发明的轴承装配台的俯视结构示意图；
图3为本发明的原材料立体库和堆垛机的立体结构示意图；
图4为本发明的竖向送料带、进料传送带的结构示意图；
图5为本发明的控制***流程图；
图6为本发明的***框图。
图中标记为：
1、原材料立体库；2、成品立体库；3、堆垛机；31、机架；32、滑槽；33、螺母滑块；34、立杆；35、伸缩夹爪；4、轴承装配台；401、灌珠器；402、定型器；403、分珠器；5、铆压机；6、智能运输AGV；7、竖向送料带；71、托料部；8、进料传送带；9、识别传感器；10、原料输送带。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
如图1至图6所示，一种轴承装配柔性生产线控制***，包括用于储存原料的原材料立体库1、用于存放轴承成品的成品立体库2、用于在原材料立体库1取出原材料托盘的堆垛机3、用于钢珠灌输的灌珠器401、用于轴承内圈、外圈与钢珠合套装配的定型器402、用于合套后轴承内钢珠等分与上保持架的安装的分珠器403、用于分珠后轴承与下保持架铆压的铆压机5，还包括轴承装配台4，轴承装配台4排列布设有若干个，各轴承装配台4上均集成设置有灌珠器401、定型器402、分珠器403，智能运输AGV6，用于将原材料立体库1取出的原材料托盘运输至各轴承装配台4上装配，轴承装配线数字孪生基于轴承装配的关键特征构建，物联网平台用于轴承装配过程的数据采集，并将采集的实时数据传输到轴承装配线数字孪生内，基于轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学***台调整生产安排。
本发明基于现有的轴承自动化装配教学生产线，包括用于储存原料的原材料立体库1、用于存放轴承成品的成品立体库2、用于在原材料立体库1取出原材料托盘的堆垛机3、用于钢珠灌输的灌珠器401、用于轴承内圈、外圈与钢珠合套装配的定型器402、用于合套后轴承内钢珠等分与上保持架的安装的分珠器403、用于分珠后轴承与下保持架铆压的铆压机5，还包括排列布设有若干个的轴承装配台4，各轴承装配台4上均集成设置有灌珠器401、定型器402、分珠器403，用于将原材料立体库1取出的原材料托盘运输至各轴承装配台4上装配的智能运输AGV6，基于轴承装配的关键特征构建的轴承装配线数字孪生，其中，关键特征包括物料清单信息、订单信息、工艺步骤时间、各装配工装状态、各智能运输AGV状态、成品入库信息，物联网平台，具体的物联网平台采用MES***，MES***通过数字线程接收和反馈数据，用于轴承装配过程的数据采集，并将采集的实时数据传输到轴承装配线数字孪生内，基于轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学***台调整生产安排，呼叫空闲的智能运输AGV6至原材料立体库1前，利用堆垛机3将原材料立体库1取出的订单对应所需的原材料托盘运输至闲置的轴承装配台4上，经由定型器402组装内圈外圈，灌珠器401进行相应型号钢珠灌装，由分珠器403进行分珠并放置安装保持架，装配完成的轴承由智能运输AGV6搬运至铆压机5内铆压处理，并最终放置于成品立体库2上，进行不同型号的轴承产品的生产调度工作，智能分配资源，提高生产效率提供基础，根据原料变化和订单变化，实时反馈MES***调整生产安排，提供更高效率的生产方案，有新型号轴承待上线时，也可以事先通过数字孪生的模型结合MES***累积的数据进行模拟，对之后实际生产的情况和发展有比较清楚的认知，有助于企业的成本核算和规划。
在本发明的实施例中，堆垛机3包括顶端横设有滑槽32的机架31，滑槽32内转动连接有丝杆，丝杆一端连接有用于驱动丝杆转动的电机，丝杆上啮合连接有螺母滑块33，螺母滑块33上连接有立杆34，立杆34上连接伸缩夹爪35，用于抵托抓取原材料托盘，从而通过电机带动丝杆转动，以带动螺母滑块33沿滑槽32横移滑动，以将伸缩夹爪35运至横向相应区域位置上取料。
在本发明的实施例中，原材料立体库1前端设有竖向送料带7，用于竖向循环输送，竖向送料带7上布设有若干个托料部71，用于抵托原材料托盘竖向传送，竖向送料带7底端横设有进料传送带8，用于朝向底端的托料部71上传送进料，通过上方的堆垛机3取走固定高度的原材料托盘时，竖向送料带7启动，带动托料部71向上移动一格，以使底端的托料部71依次进料，并再次上升到堆垛机3取料的高度，由此正常状态下，堆垛机3不用做冗余的竖向运动，由进料传送带8完成自动补料、上料。
在本发明的实施例中，进料传送带8上设有识别传感器9，具体的，识别传感器9可采用现有的距离传感器，用于探测进料传送带8上的原材料托盘，从而当进料传送带8内的原材料托盘移位变动时，被识别传感器9探测记录，当进料传送带8内的原材料托盘不足时，被识别传感器9探测为空，则及时发出提醒，以在竖向送料带7还有部分余料时，即时发出提示，以还有冗余时间供工作人员处理补料。
在本发明的实施例中，原材料立体库1侧端设有与伸缩夹爪35高度相适配的原料输送带10，从而堆垛机3水平横移将抓取的原料送至原料输送带10上，供智能运输AGV6便捷取料运送。
本发明还提供了一种轴承装配柔性生产线控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：确定轴承装配的关键特征，基于关键特征构建轴承装配线数字孪生；
步骤S2：通过构建物联网平台进行轴承装配过程数据采集，并将采集的实时数据传输到轴承装配线数字孪生内，轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学习和推演；
步骤S3：基于轴承装配线数字孪生学***台调整生产安排。
具体的，关键特征包括物料清单信息、订单信息、工艺步骤时间、各装配工装状态、各智能运输AGV状态、成品入库信息等，物联网平台采用MES***，MES***通过数字线程接收和反馈数据，基于轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学***台调整生产安排。
在本发明的实施例中，步骤S3中，由物联网平台发出实时生产指令，启动堆垛机3将原材料立体库1指定仓位的原材料托盘取至原料输送带10，其中原材料立体库1中的原料类型通过横向不同区域位置划分，原料余量通过识别传感器9识别，识别信号变动，反馈物联网平台原料减一，识别信号消失，反馈物联网平台该库位缺料，呼叫空闲的智能运输AGV6到原料输送带10取轴承装配原料，送至空闲的轴承装配台4的上料点处装配作业。
具体的，轴承送至轴承装配台4的上料点处，由轴承装配台4上的机械手取料，将零件搬运至定型器402处组装，组装好的部件取至灌珠器401对轴承进行灌珠，再由机械手送至分珠器403进行分珠，安装保持架，完成轴承装配台4上的装配。
在本发明的实施例中，装配好的轴承由智能运输AGV6送至铆压机5铆压作业，通过视觉检测、打包、放入成品立体库2中，反馈物联网平台成品入库信息相应成品加一，若有新的取料任务，智能运输AGV6前往原料输送带10取料处，若无任务，智能运输AGV6返回充电点充电等待。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴承装配柔性生产线控制***，包括用于储存原料的原材料立体库、用于存放轴承成品的成品立体库、用于在原材料立体库取出原材料托盘的堆垛机、用于钢珠灌输的灌珠器、用于轴承内圈、外圈与钢珠合套装配的定型器、用于合套后轴承内钢珠等分与上保持架的安装的分珠器、用于分珠后轴承与下保持架铆压的铆压机，其特征在于，还包括：
轴承装配台，所述轴承装配台排列布设有若干个，各所述轴承装配台上均集成设置有所述灌珠器、所述定型器、所述分珠器；
智能运输AGV，用于将所述原材料立体库取出的原材料托盘运输至各所述轴承装配台上装配；
轴承装配线数字孪生，所述轴承装配线数字孪生基于轴承装配的关键特征构建；
物联网平台，用于轴承装配过程的数据采集，并将采集的实时数据传输到所述轴承装配线数字孪生内，基于所述轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学***台调整生产安排。
2.根据权利要求1所述的一种轴承装配柔性生产线控制***，其特征在于，所述关键特征包括物料清单信息、订单信息、工艺步骤时间、各装配工装状态、各智能运输AGV状态、成品入库信息。
3.根据权利要求1所述的一种轴承装配柔性生产线控制***，其特征在于，所述物联网平台采用MES***，MES***通过数字线程接收和反馈数据。
4.根据权利要求1所述的一种轴承装配柔性生产线控制***，其特征在于，所述堆垛机包括顶端横设有滑槽的机架，所述滑槽内转动连接有丝杆，所述丝杆一端连接有用于驱动所述丝杆转动的电机，所述丝杆上啮合连接有螺母滑块，所述螺母滑块上连接有立杆，所述立杆上连接伸缩夹爪，用于抵托抓取原材料托盘。
5.根据权利要求1所述的一种轴承装配柔性生产线控制***，其特征在于，所述原材料立体库前端设有竖向送料带，所述竖向送料带上布设有若干个托料部，用于抵托原材料托盘竖向传送，所述竖向送料带底端横设有进料传送带，用于朝向底端的所述托料部上传送进料，通过所述堆垛机取走固定高度的原材料托盘时，所述竖向送料带启动，带动所述托料部向上移动，以使底端的所述托料部依次进料。
6.根据权利要求5所述的一种轴承装配柔性生产线控制***，其特征在于，所述进料传送带上设有识别传感器，用于探测所述进料传送带上的原材料托盘。
7.根据权利要求4所述的一种轴承装配柔性生产线控制***，其特征在于，所述原材料立体库侧端设有与所述伸缩夹爪高度相适配的原料输送带。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种轴承装配柔性生产线控制***的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：确定轴承装配的关键特征，基于所述关键特征构建轴承装配线数字孪生；
步骤S2：通过构建物联网平台进行轴承装配过程数据采集，并将采集的实时数据传输到所述轴承装配线数字孪生内，所述轴承装配线数字孪生对轴承装配进度、效率、突发情况进行显示、学习和推演；
步骤S3：基于所述轴承装配线数字孪生学***台调整生产安排。
9.根据权利要求8所述的一种轴承装配柔性生产线控制方法，其特征在于，所述步骤S3中，由物联网平台发出实时生产指令，启动堆垛机将原材料立体库指定仓位的原材料托盘取至原料输送带，其中原材料立体库中的原料类型通过横向不同区域位置划分，原料余量通过识别传感器识别，识别信号变动，反馈物联网平台原料减一，识别信号消失，反馈物联网平台相应库位缺料，呼叫空闲的智能运输AGV到原料输送带取轴承装配原料，送至空闲的轴承装配台的上料点处装配作业。
10.根据权利要求9所述的一种轴承装配柔性生产线控制方法，其特征在于，装配好的轴承由智能运输AGV送至铆压机铆压作业，通过视觉检测、打包、放入成品立体库中，反馈物联网平台成品入库信息相应成品加一，若有新的取料任务，智能运输AGV前往原料输送带取料处，若无任务，智能运输AGV返回充电点充电等待。
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